KR20120131069A - 광학 시트, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

광학 시트, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

광학시트, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 광학 시트는 호스트층; 상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들; 및 상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 광 경로 변경 입자들을 포함한다.

Description

광학 시트, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법{OPTICAL SHEET, DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 광학 시트, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기를 자외선, 가시광선, 적외선 등으로 전환시키는 반도체 소자로서 주로 가전제품, 리모컨, 대형 전광판 등에 사용되고 있다.
고휘도의 LED 광원은 조명등으로 사용되고 있으며, 에너지 효율이 매우 높고 수명이 길어 교체 비용이 적으며 진동이나 충격에도 강하고 수은 등 유독물질의 사용이 불필요하기 때문에 에너지 절약, 환경보호, 비용절감 차원에서 기존의 백열전구나 형광등을 대체하고 있다.
또한, LED는 중대형 LCD TV, 모니터 등의 광원으로서도 매우 유리하다. 현재 LCD(Liquid Crystal Display)에 주로 사용되고 있는 냉음극 형광등(CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 비하여 색순수도가 우수하고 소비전력이 적으며 소형화가 용이하여 이를 적용한 시제품이 양산되고 있으며, 더욱 활발한 연구가 진행되고 있는 상태이다.
최근, 청색 LED를 사용하고 형광체로서 적색광 및 녹색광을 방출하는 양자점(QD)을 이용하여 백색광을 구현하는 기술이 다수 선보이고 있다. 이는 양자점을 이용하여 구현되는 백색광이 고휘도와 우수한 색채 재현성을 갖기 때문이다.
그럼에도, 이를 LED 백라이트 유닛에 적용하는 경우, 발생할 수 있는 광 손실을 줄이고 색 균일성을 개선하기 위한 연구의 필요성은 여전히 대두된다.
실시예는 용이하게 제조될 수 있고, 향상된 광학적 성능을 가지는 광학 시트, 표시장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 광학 시트는 호스트층; 상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들; 및 상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 광 경로 변경 입자들을 포함한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 상기 광학시트를 포함한다.
일 실시예에 따른 광학시트의 제조방법은 다수 개의 파장 변환 입자들 및 다수 개의 광 경로 변경 입자들을 포함하는 수지 조성물을 형성하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 광학 시트는 파장 변환 입자들 및 광 경로 변경 입자들을 모두 포함하기 때문에, 입사광의 파장을 변환시키고, 동시에, 입사광의 경로를 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 광학 시트는 파장 변환 기능 및 광 확산 기능을 동시에 수행할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학 시트는 한 장의 시트로, 파장 변환 시트 및 광 변환 확산 시트의 기능을 모두 수행할 수 있다.
또한, 상기 광 경로 변경 입자들에 의해서, 실시예에 따른 광학 시트를 통과하는 광의 경로가 증가될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 광학 시트에 입사되는 광이 효율적으로 파장 변환 입자들에 의해서 변환될 수 있다.
즉, 상기 광 경로 변경 입자들에 의해서, 상기 파장 변환 입자들에 효율적으로 광이 입사될 수 있고, 상기 파장 변환 입자들의 활용이 극대화될 수 있다. 상기 광 경로 변경 입자들 및 상기 파장 변환 입자들의 조합에 의해서, 적은 수의 파장 변환 입자들이 더 많은 양의 광의 파장을 변환시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 시트는 상기 광 경로 변경 입자들 및 상기 파장 변환 입자들을 조합하여, 상기 파장 변환 입자들을 적게 사용하면서도, 더 향상된 색재현성 및 휘도를 구현할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 시트 및 표시장치는 향상된 광학적 성능을 가지고, 용이하게 제조될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 광 변환 확산 시트를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 액정표시장치가 영상을 표시하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 광 변환 확산 시트 내에서 광이 진행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 실시예에 따른 광 변환 확산 시트를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광 변환 확산 시트를 도시한 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 액정표시장치가 영상을 표시하는 과정을 도시한 도면이다. 도 3은 광 변환 확산 시트를 도시한 단면도이다. 도 4는 광 변환 확산 시트 내에서 광이 진행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(10) 및 액정패널(20)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20)에 광을 출사한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 면 광원으로 상기 액정패널(20)의 하면에 균일하기 광을 조사할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20) 아래에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(10)은 바텀 커버(100), 도광판(200), 반사시트(300), 다수 개의 발광다이오드들(400), 인쇄회로기판(401) 및 다수 개의 광학 시트들(500)을 포함한다.
상기 바텀 커버(100)는 상부가 개구된 형상을 가진다. 상기 바텀 커버(100)는 상기 도광판(200), 상기 발광다이오드들(400), 상기 인쇄회로기판(401), 상기 반사시트(300) 및 상기 광학 시트들(500)을 수용한다.
상기 도광판(200)은 상기 바텀 커버(100) 내에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 반사시트(300) 상에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 입사되는 광을 전반사, 굴절 및 산란을 통하여 상방으로 출사한다.
상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 및 상기 바텀 커버(100)의 바닥면 사이에 배치된다. 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200)의 하부면으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시키는 광원이다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 도광판(200)의 일 측면에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시켜서, 상기 도광판(200)의 측면을 통하여, 상기 도광판(200)에 입사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 청색 광을 발생시키는 청색 발광다이오드 또는 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드일 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드들(400)은 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광 또는 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401) 아래에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)을 통하여 구동신호를 인가받아 구동된다.
상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)에 전기적으로 연결된다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)을 실장할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 바텀 커버(100) 내측에 배치된다.
상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 광의 특성을 변화 또는 향상시켜서, 상기 광을 상기 액정패널(20)에 공급한다.
상기 광학 시트들(500)은 광 변환 확산 시트(501), 제 1 프리즘 시트(502) 및 제 2 프리즘 시트(503)일 수 있다.
상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 도광판(200) 및 상기 제 1 프리즘 시트(502) 사이에 개재될 수 있다. 상기 광 변환 확산 시트(501)는 입사되는 광의 파장을 변환하여 상방으로 출사할 수 있다. 또한, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 입사되는 광의 균일도를 향상시켜서 상방으로 출사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광다이오드들(400)이 청색 발광다이오드인 경우, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 도광판(200)으로부터 상방으로 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드들(400)이 UV 발광다이오드인 경우, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 자외선의 일부를 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 다른 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 또 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 변환되지 않고 상기 광 변환 확산 시트(501)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 확산 시트(501)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 액정패널(20)에는 백색광이 입사될 수 있다.
이때, 상기 광 변환 확산 시트(501)로부터 출사되는 백색광은 상기 광 변환 확산 시트(501)에 입사되는 청색광 또는 자외선보다 더 향상된 균일도를 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 호스트층(531), 다수 개의 파장 변환 입자들(532) 및 다수 개의 광 경로 변경 입자들(533)을 포함한다. 상기 광 변환 확산 시트(501)는 단일층 구조를 가질 수 있다.
상기 호스트층(531)은 상기 파장 변환 입자들(532) 및 상기 광 경로 변경 입자들(533)을 수용한다. 즉, 상기 호스트층(531)에는 상기 파장 변환 입자들(532) 및 상기 광 경로 변경 입자들(533)이 균일하게 분산되어 있다.
상기 호스트층(531)은 투명하며, 높은 밀폐성을 가진다. 더 자세하게, 상기 호스트층(531)은 낮은 산소 투과율을 가질 수 있다.
또한, 상기 호스트층(531)은 고 밀도의 폴리머로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트층(531)은 약 1.0g/㎖ 내지 약 2.0g/㎖의 밀도를 가지는 폴리머를 포함할 수 있다. 또한, 상기 호스트층(531)은 굴절률이 약 1.4 내지 약 1.6인 폴리머를 포함할 수 있다.
상기 호스트층(531)은 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드 또는 실리콘계 수지를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 호스트층(531)은 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.
상기 실리콘계 수지는 실록세인(siloxane, -Si-O-) 결합의 골격 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 실록세인 골격에 메틸기, 페닐기 또는 하이드록시기 등이 첨가될 수 있다.
예를 들어, 상기 실리콘계 수지는 아래의 화학식 1로 표현될 수 있다.
화학식 1
Figure pat00001
여기서, R1, R2, R3, 및 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 알킬기, 아릴기, 시클로 알킬기 또는 헤테로 아릴기 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
또한, 상기 호스트층(531)은 가교제를 더 포함할 수 있다. 상기 가교제에 의해서, 상기 호스트층(531)의 밀폐성이 더 향상될 수 있다. 상기 가교제는 상기 호스트층(531)에 약 20wt% 내지 약 25wt%의 비율로 포함될 수 있다.
상기 가교제의 예로서는 1,6-헥산디올디아클릴레이트(1,6-Hexanediol Diacrylate), 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Dipropylene glycol Diacrylate), 네오펜틸 글리콜 디아클릴레이트(Neopentyl glycol Diacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane Triacrylate), 에톡시레이트 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Ethoxylated Trimethylolpropane Triacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane Trimethacrylate), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 (Pentaerythritol Tetraacrylate), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerylthritol Hexaacrylate), 비닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane), 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane), 비닐-트리스-(2-메톡시에톡시)실란(Vinyl-tris-(2-methoxyethoxy) silane) 또는 비닐메틸디메톡시실란(Vinylmethyldimethoxysilnae) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 호스트층(531)은 금속 염을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 호스트층(531)은 백금 염을 더 포함할 수 있다. 상기 백금 염(platinum salt)에 의해서, 상기 호스트층(531)의 밀폐성, 더 자세하게, 산소 차단 특성이 향상될 수 있다. 상기 백금 염은 상기 호스트층(531)에 약 0.001wt% 내지 약 0.01wt%의 비율로 포함될 수 있다.
상기 백금 염의 예로서는 백금산 아민(platinum amine), 염화 백금(platinum chloride) 또는 백금산 암모늄 등을 들 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(532)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(532)은 상기 호스트층(531)에 균일하게 분산되고, 상기 호스트층(531)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다.
상기 파장 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광의 파장을 변환시킨다. 상기 파장 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 파장 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(532) 중 일부는 상기 청색광을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 파장 변환 입자들(532) 중 다른 일부는 상기 청색광을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 파장 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(532) 중 일부는 상기 자외선을 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 파장 변환 입자들(532) 중 다른 일부는 상기 자외선을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 파장 변환 입자들(532) 중 또 다른 일부는 상기 자외선을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 발광다이오드들(400)이 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드인 경우, 청색광을 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 파장 변환 입자들(532)이 사용될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드들(400)이 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드인 경우, 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 파장 변환 입자들(532)이 사용될 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(532)은 다수 개의 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 상기 양자점은 코어 나노 결정 및 상기 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정은 상기 코어 나노 결정의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 상기 양자점의 지름은 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기 또는 합성 과정에서의 분자 클러스터 화합물(molecular cluster compound)와 나노입자 전구체 (precurser)의 몰분율 (molar ratio)에 따라 조절이 가능하다. 상기 유기 리간드는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 및 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 유기 리간드의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 유기 리간드의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100~1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 호스트층(531) 내에 배치된다. 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 호스트층(531)에 삽입된다. 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 호스트층(531) 내에 균일하게 분산된다. 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 파장 변환 입자들(532) 사이에 배치된다.
이와는 다르게, 상기 광 경로 입자들은 상기 호스트층(531)에 일부 삽입될 수 있다. 즉, 상기 광 경로 변경 입자들(533)의 일부는 상기 호스트층(531)으로부터 외부로 노출될 수 있다.
상기 광 경로 변경 입자들(533)은 투명할 수 있다. 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 호스트층(531)에 대해서 상대적으로 높거나 낮은 굴절율을 가질 수 있다. 상기 광 경로 변경 입자들(533) 및 상기 호스트층(531)의 굴절율의 차이는 약 0.3 내지 약 1.5 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 경로 변경 입자들(533) 및 상기 호스트층(531)의 굴절율의 차이는 약 0.4 내지 약 1일 수 있다.
상기 굴절율 차이에 의해서, 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 입사광의 경로를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 반사 및/또는 굴절에 의해서, 입사광의 경로를 변경시킬 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 입사광을 산란 또는 분산시킬 수 있다.
상기 광 경로 변경 입자들(533)로 사용되는 물질의 예로서는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate;PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate;PC) 또는 싸이클릭 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer) 등을 들 수 있다.
상기 광 경로 변경 입자들(533)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 구, 다면체, 원기둥 또는 다각 기둥 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 파장 변환 입자들(532)보다 더 크다. 더 자세하게, 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 상기 파장 변환 입자들(532)보다 100배 이상 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 입자들(533)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛의 직경을 가질 수 있다.
상기 제 1 프리즘 시트(502)는 상기 광 변환 확산 시트(501) 상에 배치된다. 상기 제 2 프리즘 시트(503)는 상기 제 1 프리즘 시트(502) 상에 배치된다. 상기 제 1 프리즘 시트(502) 및 상기 제 2 프리즘 시트(503)는 통과하는 광의 직진성을 증가시킨다.
상기 액정패널(20)은 상기 광학시트들(500)상에 배치된다. 또한, 상기 액정패널(20)은 패널 가이드 상에 배치된다. 상기 액정패널(20)은 상기 패널 가이드에 의해서 가이드될 수 있다.
상기 액정패널(20)은 통과하는 광의 세기를 조절하여 영상을 표시한다. 즉, 상기 액정패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광을 사용하여, 영상을 표시하는 표시패널이다. 상기 액정패널(20)은 TFT기판(21), 컬러필터기판(22), 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 또한, 상기 액정패널(20)은 편광필터들을 포함한다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 TFT기판(21) 및 컬러필터기판(22)을 상세히 설명하면, 상기 TFT기판(21)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터기판(22)은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다.
액정패널(20)의 가장자리에는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 구동 PCB(25)가 구비된다.
상기 구동 PCB(25)는 COF(Chip on film, 24)에 의해 액정패널(20)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(24)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
상기 광학 시트는 상기 파장 변환 입자들(532) 및 상기 광 경로 변경 입자들(533)을 모두 포함하기 때문에, 입사광의 파장을 변환시키고, 동시에, 입사광의 경로를 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 파장 변환 기능 및 광 확산 기능을 동시에 수행할 수 있다. 즉, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 한 장의 시트로, 파장 변환 시트 및 광 변환 확산 시트(501)의 기능을 모두 수행할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드들(400)이 청색 발광다이오드인 경우, 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광은 상기 도광판(200)을 통하여 상방으로 출사된다. 상기 도광판(200)으로부터 출사되는 청색광의 일부는 투과될 수 있다. 청색광의 다른 일부는 녹색광으로 변환되어 상방으로 출사되고, 또 다른 일부는 적색광으로 변환되어 상방으로 출사될 수 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 경로 변경 입자들(533)에 의해서, 상기 광학 시트를 통과하는 광의 경로가 증가될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광학 시트에 입사되는 광이 효율적으로 파장 변환 입자들(532)에 의해서 변환될 수 있다.
즉, 상기 광 변환 확산 시트(501)에 입사되는 광은 상기 광 경로 변경 입자들(533)에 의해서, 수평 방향에 가깝게 변경될 수 있다. 이와 같이, 수평 방향으로 경로가 변경된 광은 더 효율적으로 상기 파장 변환 입자들(532)에 입사될 수 있다. 따라서, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 적은 수의 파장 변환 입자들(532)을 포함하고도, 효과적으로 입사광의 파장을 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 광 경로 변경 입자들(533)에 의해서, 상기 파장 변환 입자들(532)에 효율적으로 광이 입사될 수 있고, 상기 파장 변환 입자들(532)의 활용이 극대화될 수 있다. 상기 광 경로 변경 입자들(533) 및 상기 파장 변환 입자들(532)의 조합에 의해서, 적은 수의 파장 변환 입자들(532)이 더 많은 양의 광의 파장을 변환시킬 수 있다.
따라서, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 상기 광 경로 변경 입자들(533) 및 상기 파장 변환 입자들(532)을 조합하여, 상기 파장 변환 입자들(532)을 적게 사용하면서도, 더 향상된 색재현성 및 휘도를 구현할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 향상된 광학적 성능을 가지고, 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 상기 호스트층(531)은 높은 밀폐성을 가진다. 이에 따라서, 상기 호스트층(531) 내에 배치되는 파장 변환 입자들(532)은 습기 및 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 효과적으로 보호될 수 있다.
따라서, 상기 광 변환 확산 시트(501)는 높은 내구성 및 신뢰성을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 7은 실시예에 따른 광 변환 확산 시트를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 대한 설명에 있어서, 앞선 광 변환 확산 시트에 대한 설명을 참조한다. 즉, 앞선 광 변환 확산 시트에 대한 설명은 본 제조방법에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 5를 참조하면, 수지 조성물(534)에 파장 변환 입자들(532) 및 광 경로 변경 입자들(533)이 균일하게 혼합된다. 상기 수지 조성물(534)은 투명하다. 상기 수지 조성물(534)은 광 경화 특성을 가질 수 있다.
상기 수지 조성물(534)은 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아믹산, 비스페놀A 수지 또는 실리콘계 수지 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물(534)은 아크릴레이트계 단량체 또는 실록세인계 단량체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수지 조성물(534)은 광 경화 개시제를 포함할 수 있다. 상기 광 경화 개시제의 예로서는 α-히드록시케톤(α-hydroxyketone), 페닐글리옥시레이트(phenylglyoxylate), 벤질디메틸 케탈(benzildimethyl ketal), α-아미노케톤(α-aminoketone), 모노 아실 포스핀(mono acyl phosphine), 비스 아실 포스핀(bis acyl phosphine), 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone) 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 수지 조성물(534)은 상기 가교제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물(534)은 밀폐성을 향상시키기 위한 상기 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로, 앞서 설명한 백금 염과 같은 금속 염이 상기 수지 조성물(534)에 더 첨가될 수 있다.
이후, 상기 수지 조성물(534)은 희생 기판(30)의 상면에 균일하게 코팅된다. 상기 수지 조성물(534)을 코팅하기 위한 공정은 스핀 코팅, 슬릿 코팅 또는 스프레이 공정 등을 들 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 희생 기판(30) 상에 코팅된 수지 조성물(534)에 자외선이 조사된다. 이에 따라서, 상기 수지 조성물(534)은 경화되고, 상기 희생 기판(30) 상에 광 변환 확산 시트(501)가 형성된다.
또한, 상기 자외선 경화 공정이외에도 상기 수지 조성물(534)은 열에 의해서 경화될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 희생 기판(30)은 상기 광 변환 확산 시트(501)로부터 제거된다. 상기 광 변환 확산 시트(501)는 백라이트 유닛(10)에 적용될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광 변환 확산 시트를 도시한 단면도이다. 본 광 변환 확산 시트에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들에 대한 설명을 참조한다. 즉, 앞선 실시예들에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 광 변환 확산 시트에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 변환 확산 시트(504)는 하부 기판(510), 상부 기판(520), 파장 변환층(530), 제 1 무기 보호막(540) 및 제 2 무기 보호막(550)을 포함한다.
상기 하부 기판(510)은 상기 파장 변환층(530) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(510)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(510)은 상기 파장 변환층(530)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 하부 기판(510)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET) 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 상부 기판(520)은 상기 파장 변환층(530) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(520)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(520)은 상기 파장 변환층(530)의 상면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(520)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 파장 변환층(530)을 샌드위치한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 파장 변환층(530)을 지지한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 외부의 물리적인 충격으로부터 상기 파장 변환층(530)을 보호한다.
또한, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 수분 및/또는 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 상기 파장 변환층(530)을 보호할 수 있다.
상기 파장 변환층(530)은 앞선 실시예에서의 단일층의 광 변환 확산 시트(501)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 파장 변환층(530)은 호스트층(531), 다수 개의 파장 변환 입자들(532) 및 다수 개의 광 경로 변경 입자들(533)을 포함한다.
상기 제 1 무기 보호막(540)은 상기 하부 기판(510) 아래에 배치된다. 상기 제 1 무기 보호막(540)은 상기 하부 기판(510)의 하면에 코팅될 수 있다.
상기 제 1 무기 보호막(540)의 굴절율은 상기 하부 기판(510)의 굴절율보다 더 낮을 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막(540)으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 제 2 무기 보호막(550)은 상기 상부 기판(520) 상에 배치된다. 상기 제 2 무기 보호막(550)은 상기 상부 기판(520)의 상면에 코팅될 수 있다.
상기 제 2 무기 보호막(550)의 굴절율은 상기 상부 기판(520)의 굴절율보다 더 낮을 수 있다. 상기 제 2 무기 보호막(550)으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드(SiXOY) 등을 들 수 있다.
상기 하부 기판(510), 상기 상부 기판(520), 상기 제 1 무기 보호막(540) 및 상기 제 2 무기 보호막(550)은 상기 파장 변환층(530)을 샌드위치한다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510), 상기 상부 기판(520), 상기 제 1 무기 보호막(540) 및 상기 제 2 무기 보호막(550)은 상기 파장 변환 입자들(532)을 외부의 습기 및/또는 산소 등과 같은 화학적인 충격으로부터 보호한다.
따라서, 본 실시예에 따른 광 변환 확산 시트(501)는 높은 내구성 및 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 호스트층;
    상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들; 및
    상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 광 경로 변경 입자들을 포함하는 광학 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 입사광의 파장을 변환시키는 광학 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들의 직경은 1㎚ 내지 10㎚이고,
    상기 광 경로 변경 입자들의 직경은 1㎛ 내지 10㎛인 광학 시트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 호스트층은 실리콘계 수지를 포함하는 광학 시트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광 경로 변경 입자들의 굴절율 및 상기 호스트층의 굴절율의 차이는 0.3 내지 1.5인 광학 시트.
  6. 호스트층; 상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들; 및 상기 호스트층 내에 배치되는 다수 개의 광 경로 변경 입자들을 포함하는 광학 시트를 포함하는 표시장치.
  7. 다수 개의 파장 변환 입자들 및 다수 개의 광 경로 변경 입자들을 포함하는 수지 조성물을 형성하는 단계; 및
    상기 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 광학 시트의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수지 조성물을 경화시키는 단계는,
    상기 수지 조성물을 희생 기판 상에 코팅하는 단계;
    상기 코팅된 수지 조성물을 경화시키는 단계; 및
    상기 수지 조성물이 경화된 후, 상기 희생 기판을 제거하는 단계를 포함하는 광학 시트의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들의 직경은 1㎚ 내지 10㎚이고,
    상기 광 경로 변경 입자들의 직경은 1㎛ 내지 10㎛인 광학 시트의 제조방법.
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